Att känna till tillståndet hos däggdjursceller, i synnerhet neurala celler, beror på framsteg inom nanoteknikbaserade gränssnitt. Nanoteknik erbjuder nya tekniska möjligheter att reda ut nervsystemets anslutningsvägar genom att lägga till funktioner i nanoskala för ett mer intimt gränssnitt med nervceller. I detta avseende icke-invasiva mikroelektroder med förbättrad design och låg impedans är mycket önskvärda. Hittills har flexibla elektroder föreslagits, men endast ett fåtal kombinerar flexibilitet med både nanostruktur och låg impedans.

Ett team av forskare koordinerade från institutet IMDEA Nanociencia har designat flexibla tunna metallelektroder med nanotopografi som skulle kunna vara en lösning. Den föreslagna elektrodytan är nanostrukturerad av arrayer av vertikala metalliska nanotrådar för att förbättra prestandan genom att minska impedansen och mer intimt sammankoppla enskilda neuroner med avseende på konventionella platta elektroder. Dessa elektroder kan enkelt integreras över ytan av redan existerande neurala gränssnitt för kronisk implantation, minimera risken för främmande kroppsreaktioner och långvarig gliainkapsling, och därmed förlänga livslängden för medicinska implantat.

Elektroderna skulle kunna användas i teknologier för neurodegenerativa sjukdomar. Majoriteten av neurala sjukdomar är kroniska eller degenerativa och ger mycket viktiga kognitiva och motoriska funktionsnedsättningar. Elektroder med speciella egenskaper behövs för att studera nervsystemet och interagera med det, i sökandet efter kunskap och terapier. Lucas Pérez, medförfattare till publikationen och forskare vid IMDEA Nanociencia säger:"Vad vi har utvecklat är en ny metod för att tillverka nanostrukturerade elektroder, lätt att tillverka och integrera, som kombinerar alla förväntade egenskaper för neurala elektroder:flexibel, robust, med låg impedans och minskad invasivitet." María Concepción Serrano, medförfattare och forskare vid ICMM-CSIC tillägger:"Med en designad arkitektur med dimensioner närmare cellkomponenternas dimensioner, dessa elektroder visar bra svar från neurala celler, inklusive tillämpning av elektrisk stimulering, öppnar vägen till eventuell terapeutisk användning för neural vävnadsstimulering och/eller regenerering."

Neurala sjukdomar som ryggmärgsskada skulle vara ett tydligt mål för den terapeutiska applikationen av dessa elektroder. "Vi behöver en bättre förståelse av vårt neurala system; vi behöver verktyg för att interagera - att tala - med neuronerna och det är detta vi letar efter. På kort sikt, vi tror att vi kan förbättra prestandan hos de elektroder som för närvarande används inom neurologi. I framtiden – låt oss drömma – skulle vi vilja utveckla en bypass för ryggmärgsskador, " säger Dr. Pérez. Förbättring av effektiviteten och biokompatibiliteten hos elektroderna kommer att underlätta och utöka deras användning för att behandla neurala sjukdomar och för att utveckla gränssnitt mellan hjärna och maskin.